Les fonctions d’impacts : la base de données d’EcoT

II.2.1.1. Principe

Les fonctions d’impacts sont théoriquement assimilables à des fonctions de transformation basées sur le principe du « changement de base » d’un vecteur des composantes d’unité d’oeuvre : « x » quantités d’œuvre d’un procédé/activité, vers le vecteur « I » d’impacts environnemental. Ainsi, cette simplification s’applique au sein de la méthodologie d’ACV (streamline within the LCA methodology) [Todd et Curran 1999] , car la résolution mathématique de l’ACV fait l’usage d’une série de calculs matriciels pour passer de l'inventaire des flux à l'agrégation des impacts. Cette série de calcul induit des matrices de passage à des étapes intermédiaires [ISO 14040], c'est-à-dire de l’inventaire brut des flux à l’inventaire mis à l’échelle, puis de l’inventaire mis à l’échelle aux indicateurs d’impacts.

Pour ce faire, la modélisation des procédés du cycle de vie dans le logiciel d’ACV se fait par voie de « paramétrage de procédés » (e.g, dans GaBi : process parameters), qui se décomposent en instanciations fixes et en instanciations variables. Les instanciations fixes sont ceux établis et bloqués pour les concepteurs, en fonction du périmètre de la modélisation, de l’unité fonctionnelle. Les instanciations variables sont ceux relatifs aux quantités d’œuvres d’un procédé/activité qui doivent varier selon le produit. Ce verrouillage d’instanciations rapportant au périmètre de la modélisation constitue le premier niveau de simplification du principe de l’ACV que nous amenons dans le cadre de cette recherche. Ainsi, il devient possible de réaliser un bilan environnemental d’une série des instanciations variables de l’unité d’œuvre de chaque procédé modélisé, afin d’obtenir les impacts environnementaux correspondant à ces variations d’instances. Le Tableau 16 montre à titre indicatif des exemples d’unités d’œuvres prises en compte, qui sont mises en instanciations variables dans le paramétrage des procédés sur chaque étape du cycle de vie du produit.

Etapes du cycle de vie Unité d’œuvre des procédés (x) Matières premières x kg de matière première extraite Transports x kg de charge transportée sur 100 km

Production x kg de produit fabriqué ou x m² de surface revêtue Utilisation x kg de masse embarqué sur le véhicule

Fin de vie x kg de matière traitée

Tableau 16.Les unités d’œuvre des procédés sur le cycle de vie des produits Faurecia.

Les fonctions d’impacts I=f(x) d’un procédé sont obtenues par le tracé des courbes d’approximation des résultats d’évaluation environnementale d’un procédé, pour chaque série d’instanciations de son paramètre variable. En agissant de la même manière sur tous

Chapitre 6.

les autres procédés, nous arrivons à construire et consolider une base de données secondaire destinée à alimenter l’outil simplifié « EcoT ».

Ainsi, plus précisément, il en résulte une création de « α » (qui équivaut au nombre total des procédés/activités modélisés) fonctions d’impacts pour chaque catégorie d’impact « I » (dans notre cas, chaque procédé/activité modélisé contient 6 catégories « I» d’impacts). D’une manière générale, chaque fonction d’impact peut s’écrire sous la forme polynomiale suivante (4) :

x

A

x

A

x

A

I =

_n ⁿ

+

_{n 1} ⁿ−¹

+...+

₁ − (4)

Où

A

_k (k=1…n) sont les coefficients des termes en degrés du polynôme, dépendant de la linéarité ou la non linéarité de la fonction d’approximation de l’impact I.

II.2.1.2. Application

Dans l’applicatif, si on se situe a priori dans le cas où la fonction est non linéaire, l’approximation est réalisée par le biais de la représentation graphique (sous Excel) des résultats d’évaluation environnementale incrémentale de chaque procédé sous forme d’un

ensemble de points expérimentaux, pour lesquels les coefficients

A

_{k sont déterminés sur}

Excel de manière à ce que la courbe de tendance associée aux points expérimentaux représentées passe au plus près de ces points. Au cours de cette étude, l’approximation par un polynôme de degré n=4 a donné les meilleurs résultats, avec un coefficient de détermination R² qui tend vers 1 (compris entre 0,996 et 1, pour les fonctions d’impacts non linéaires).

En pratique, EcoT utilise ces fonctions d’impacts afin de permettre à l’équipe de conception d’accéder au calcul des impacts environnementaux en renseignant uniquement les quantités d’œuvre des activités et les quantités de matériaux entrant dans la composition des composants.

La Figure 17 illustre la démarche de création de la base des données pour EcoT au travers d’un exemple d’extraction de chaque fonction d’impact par procédé. Chaque procédé doit comporter un set de N fonctions d’impacts, correspondantes au nombre de catégories d’impacts pris en compte.

Chapitre 6.

II.2.1.3. Raisonnements sous-jacents

La procédure de simplification du calcul de l’EICV par le passage aux « fonctions d’impacts » donne l’apparence d’une catégorie d’impact qui soit forcément en fonction d’une et une seule variable : la quantité d’œuvre d’un procédé. Si nous analysons toutefois le mécanisme de l’ACV, Les résultats d’évaluation obtenus en Figure 17 ont passé les différentes étapes intermédiaires de comptabilisation et d’agrégation des flux, c'est-à-dire, l’ICV et l’EICV. Ainsi, Ces deux étapes importantes de l’ACV (que nous masquerons pour les concepteurs, par le biais des fonctions d’impacts) ont pris en compte tous les paramètres définis et tous les flux d’échanges avec la technosphère enregistrés lors de la modélisation du procédé. Il en résultera alors des phénomènes de « linéarité » et de « non-linéarité » des différentes fonctions d’impacts extrapolés, selon l’influence des jeux de paramétrages des procédés (Tableau 17)

Procédé/ activité

Modélisation ICV et EICV fonctions d’impacts Cas pratiques procédé A 1 paramètre libre 0 paramètres fixés

La comptabilisation des flux enregistrés, l’agrégation des flux des échanges avec la technosphère via l’ICV, et la contribution aux impacts env. sont directement liées au paramètre libre, i-e à la quantité d’œuvre du procédé. En conséquence, les impacts varieront

linéairement par rapport

aux instances données à la quantité d’œuvre du procédé.

x

A

I =

₁ où A1 représente dans ce cas l’impact d’une unité d’œuvre de l’activité.

Cas d’une activité dont les flux d’échange avec la technosphère sont déjà fournis dans la base de données ACV par unité d’œuvre de l’activité. Exemple : extraction de x [kg] d’une matière première

Procédé B 1 paramètre libre ; n paramètres fixés (n≥ 1)

La comptabilisation des flux enregistrés, l’agrégation des flux des échanges avec la technosphère via l’ICV et la contribution aux impacts env. sont

directement liées aux paramètres fixes, qui sont, à leur tour, des fonctions du paramètre libre. En

conséquence, les impacts

ne varieront plus linéairement par rapport

aux instances données au paramètre libre.

)

(x

f

I =

prend la forme générique de l’équation (4)

Cas d’une activité dont les flux d’échanges avec la technosphère sont des fonctions de un ou plusieurs paramètres (temps de cycle, énergie…), outre la quantité d’œuvre. Exemple : les procédés de fabrication intégrant des données primaires, et présentant une forte interdépendance entre les paramètres (consommation d’énergie en fonction de la puissance de la machine ; les facteurs d’émission de polluants en fonction de la durée de l’opération qui, varie selon la quantité d’œuvre à traiter…)

Tableau 17. Le principe de la linéarité et de la non linéarité des fonctions d’impacts selon

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